四氯化鈦氧化反應器的製作方法

2023-05-07 09:49:56 1

專利名稱：四氯化鈦氧化反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氧化反應器，尤其是涉及一種採用氯化法生產金紅石型鈦白的四氯 化鈦氧化反應器。
背景技術：
目前，四氯化鈦氣相氧化是氯化法鈦白生產工藝中的關鍵環節之一，主要在氧化反應器 中進行，氧化反應器的使用壽命是影響到生產乃至產品質量的重要因素。通常四氯化鈦進料 環採用金屬材質，但由於四氯化鈦的氣相氧化反應過程中，體系處在高溫、壓力以及腐蝕性 環境當中，現行的結構和金屬材質很難保護氧化反應器反應區域長壽命運行。如果反應器金 屬材質受到侵蝕，除了對氧化反應器本身的牢固性、密封性和安全性造成影響外，受腐蝕的 因康材質的雜質元素勢必會進入氧化產品中，使氧化產品受到汙染，影響產品質量。
在氧化反應器的結構中，四氯化鈦進料環是一個極易受到侵蝕的部位，它位於四氯化鈦 整流室和反應混合區之間，環不僅要受到來自燃燒區的高溫氧氣(溫度可達到140(TC以上) 的高速衝刷，而且還要受到整流室內高溫四氯化鈦的強烈腐蝕。來自燃燒區的高溫氧氣可使 進料環部位的溫度達到80(TC以上，加速整流室內四氯化鈦對該部位部位的腐蝕。如果不採 取適當的措施或改變材質，會使四氯化鈦進料環很快失去作用，甚至出現安全事故。因此， 進料環的材質選擇和結構設計就顯得非常重要的。目前，對四氯化鈦進料環採取的冷卻措施 通常是在進料環側壁內或在進料環附近設置冷卻腔，利用與冷卻腔相通的管道引入冷卻介質 ，使進料環的溫度得到一定程度的控制。
譬如，在專利號為ZL00116465. l的發明專利說明書中公開了一種氯化鈦白氧化反應器。 該反應器是將冷卻腔設置在四氯化鈦進料環附近，利用管道將冷卻介質引到空腔內，冷卻介 質吸收熱量，降低四氯化鈦進料環的溫度來起到保護作用，如果使用常溫工業水進行冷卻， 進料環壁面溫度可降低至250 °C左右。
在專利號為ZL01129318. 7的發明專利說明書中，即公開了一種氯化法鈦白噴粒除疤的氧 化爐及其除疤方法。在該氧化爐中，是在四氯化鈦進料環外增加與系統連通的射流狹縫，射 流狹縫內通有氧氣，使其將高溫氧氣與進料環隔離。這種結構不但可以避免四氯化鈦進料環 因溫度過高受到四氯化鈦氣體的腐蝕，而且可以避免由於射流狹縫內高速氣流的作用使四氯 化鈦氣體在混合反應區的環縫附近形成結疤。其不足之處是接觸四氯化鈦的壁面溫度可達
330(TC以上，接觸高溫氧氣的壁面溫度可達90(TC以上，實踐證明，在該溫度下，四氯化鈦進 料環部位材質依然出現被侵蝕的情況。
綜上所述，現有技術中的氧化反應器存在以下的不足
1、 氧化反應器採用金屬材料製作，其容易造成侵蝕，影響氧化產品的質量，並造成氧 化反應器自身壽命的降低；
2、 為了降低氧化反應器內部的溫度，在氧化反應器中設置冷卻或隔離裝置，從而使得 氧化反應器的結構非常複雜。

實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可有效提高氧化產品質量的四氯化鈦氧化反 應器。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是四氯化鈦氧化反應器，包括具有混合
反應區的進料環，進料環上固定連接有蓋板，在進料環與蓋板之間形成整流室，整流室與混 合反應區之間通過通道連通，進料環採用陶瓷材料製作。
作為上述技術方案的優選方案，所述陶瓷材料為氧化鋁陶瓷。
進一步的是，所述通道為進料環與蓋板之間形成的環縫。
進一步的是，所述環縫的徑向高度為進料環外徑的O. 1 0.2倍。 進一步的是，進料環的軸向截面沿混合反應區的軸心線對稱設置。 進一步的是，對稱設置在混合反應區兩側的進料環呈"L"型。
本實用新型的有益效果是將進料環設置為陶瓷材料，使得進料環可以防止高溫四氯化
鈦和高溫氧氣的侵蝕，從而有效提高在氧化反應器中所生成氧化產品的質量，提高氧化反應
器的自身壽命；同時，將進料環設置為陶瓷材料後，可將氧化反應器中設置的冷卻或隔離裝 置拆除，從而有效簡化了氧化反應器的結構；且陶瓷材料也較金屬材料便宜，尤其適合在氯 化法生產金紅石型鈦白上面推廣使用。

圖l是本實用新型的結構示意圖。
圖中標記為進料環l、混合反應區2、蓋板3、整流室4、通道5，圖中實心箭頭所指為 高溫氧氣的進氣方向，空心箭頭所指為四氯化鈦氣體的流動方向。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
如圖1所示，本實用新型的四氯化鈦氧化反應器，包括具有混合反應區2的進料環1，進料環1上固定連接有蓋板3，在進料環1與蓋板3之間形成整流室4，整流室4與混合反應區2之 間通過通道5連通，進料環l採用陶瓷材料製作。工作時，四氯化鈦從整流室4上的入口進入 到整流室4中整流後從通道5中流入到混合反應區2中，同時，高溫氧氣通入到混合反應區2中 與四氯化鈦進行反應。在這個過程中，進料環l可很好地防止來自燃燒區的高溫氧氣的高速 衝刷以及整流室內高溫四氯化鈦的強烈腐蝕，從而提高氧化產品(鈦白粉)的質量；而將進 料環1採用陶瓷材料製作後，陶瓷材料可有效防止高溫氧氣的衝刷以及高溫四氯化鈦的腐蝕 ，則在反應器中，不需要設置冷卻管道或氧氣隔離裝置，可大大簡化氧化反應器的自身結構 。而陶瓷材料可採用一切防腐蝕的材料均可，如採用剛玉莫來石等，作為優選的方式，所述 陶瓷材料為氧化鋁陶瓷。氧化鋁陶瓷中氧化鋁含量最好在90%以上，可更好防止衝刷與腐蝕
在上面的實施方式中，通道5可以是一切在氧化反應器內部設置的，並使整流室4與混合 反應區2相互連通的結構均可，如可以是設置在進料環l上的通孔，作為優選的實施方式，所 述通道5為進料環1與蓋板3之間形成的環縫。這樣，在將蓋板3連接在進料環1上時，可自然 形成通道5，可簡化加工製造工序。而將環縫的徑向高度設置為進料環外徑的O. 1 0.2倍， 可使四氯化鈦氣體經整流室1後以徑向流動的方式進入到反應混合區2中，並使四氯化鈦充分 與高溫氧氣混合反應得到氧化產品(鈦白粉)。為使整個氧化反應器的結構更為合理，進料 環1的軸向截面沿混合反應區2的軸心線對稱設置。並將對稱設置在混合反應區2兩側的進料 環l設置為呈"L"型。當蓋板3連接在進料環1上後，進料環l的"L"型與蓋板3之間就自然 形成兩個對稱的整流室4，同樣簡化了加工製造工序。
實施例進料環1的材質採用95.0%的氧化鋁陶瓷，環縫徑向高度取為進料環l直徑的 0.10、 0. 15或0.20。實際生產時，四氯化鈦氣體經整流室4以徑向流動的方式進入反應混合 區2，四氯化鈦溫度為400。C 50(TC，四氯化鈦進入反應混合區2的速度為15 20m/s。當使 用該反應器生產鈦白粉時，鈦白粉顆粒較傳統的氧化反應器更加均勻，消色力指標明顯提高 ，由100 % 110 %提高至現在的115 % 120 %;產品的白度指標由最初的100. 5% 101. 0%提 高至目前的101.0% 101.5%。氧化反應器運行周期可達到20天以上，進料環1在連續使用5 個周期後不更換、不修補、表面光整。
權利要求權利要求1四氯化鈦氧化反應器，其特徵是包括具有混合反應區(2)的進料環(1)，進料環(1)上固定連接有蓋板(3)，在進料環(1)與蓋板(3)之間形成整流室(4)，整流室(4)與混合反應區(2)之間通過通道(5)連通，進料環(1)採用陶瓷材料製作。
2.如權利要求l所述的四氯化鈦氧化反應器，其特徵是所述陶瓷材 料為氧化鋁陶瓷。
3.如權利要求l所述的四氯化鈦氧化反應器，其特徵是所述通道( 5)為進料環(1)與蓋板(3)之間形成的環縫。
4.如權利要求3所述的四氯化鈦氧化反應器，其特徵是所述環縫的 徑向高度為進料環(1)外徑的O. 1 0.2倍。
5.根據權利要求1 4中任意一項權利要求所述的四氯化鈦氧化反應 器，其特徵是進料環(1)的軸向截面沿混合反應區(2)的軸心線對稱設置。
6.如權利要求5所述的四氯化鈦氧化反應器，其特徵是對稱設置在 混合反應區(2)兩側的進料環(1)呈"L"型。
專利摘要本實用新型公開了一種採用氯化法生產金紅石型鈦白的四氯化鈦氧化反應器，可有效提高氧化產品的質量。該四氯化鈦氧化反應器，包括具有混合反應區的進料環，進料環上固定連接有蓋板，在進料環與蓋板之間形成整流室，整流室與混合反應區之間通過通道連通，進料環採用陶瓷材料製作。將進料環設置為陶瓷材料，使得進料環可以防止高溫四氯化鈦和高溫氧氣的侵蝕，從而有效提高在氧化反應器中所生成氧化產品的質量，提高氧化反應器的自身壽命；同時，將進料環設置為陶瓷材料後，可將氧化反應器中設置的冷卻或隔離裝置拆除，從而有效簡化了氧化反應器的結構；且陶瓷材料也較金屬材料便宜，尤其適合在氯化法生產金紅石型鈦白上面推廣使用。
文檔編號C01G23/07GK201264909SQ20082030089
公開日2009年7月1日 申請日期2008年5月28日 優先權日2008年5月28日
發明者楊仰軍, 程曉哲, 胡鴻飛, 平 陸, 韓可喜 申請人:攀枝花鋼鐵(集團)公司